論文の概要: Non-local mass superpositions and optical clock interferometry in atomic ensemble quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.19501v1
• Date: Tue, 23 Sep 2025 19:18:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-02 17:26:57.993217
• Title: Non-local mass superpositions and optical clock interferometry in atomic ensemble quantum networks
• Title（参考訳）: 原子アンサンブル量子ネットワークにおける非局所質量重畳と光クロック干渉
• Authors: Charles Fromonteil, Denis V. Vasilyev, Torsten V. Zache, Klemens Hammerer, Ana Maria Rey, Jun Ye, Hannes Pichler, Peter Zoller,
• Abstract要約: 量子ネットワークは、センシング、通信、物理の基本的なテストのための強力なプラットフォームとして出現している。 本稿では、原子間干渉計と原子間干渉計の質量重畳を光クロックキュービットでエミュレートする、絡み合った原子アンサンブルに基づく量子センシングネットワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3163098222235898
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum networks are emerging as powerful platforms for sensing, communication, and fundamental tests of physics. We propose a programmable quantum sensing network based on entangled atomic ensembles, where optical clock qubits emulate mass superpositions in atom and atom-clock interferometry. Our approach uniquely combines scalability to large atom numbers with minimal control requirements, relying only on collective addressing of internal atomic states. This enables the creation of both non-local and local superpositions with spatial separations beyond those achievable in conventional interferometry. Starting from Bell-type seed states distributed via photonic channels, collective operations within atomic ensembles coherently build many-body mass superpositions sensitive to gravitational redshift. The resulting architecture realizes a non-local Ramsey interferometer, with gravitationally induced phase shifts observable in network-based interference patterns. Beyond extending the spatial reach of mass superpositions, our scheme establishes a scalable, programmable platform to probe the interface of quantum mechanics and gravity, and offers a new experimental pathway to test atom and atom-clock interferometer proposals in a network-based quantum laboratory.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、センシング、通信、物理の基本的なテストのための強力なプラットフォームとして出現している。 本稿では,原子間干渉計と原子間干渉計の質量重畳を光クロックキュービットでエミュレートする,絡み合った原子アンサンブルに基づくプログラマブル量子センシングネットワークを提案する。 我々のアプローチは、内部原子状態の集合的アドレス化にのみ依存して、拡張性を大きな原子数に最小限の制御要件で一意に結合する。 これにより、従来の干渉法で達成可能な以上の空間分離を持つ非局所的および局所的重ね合わせの生成が可能となる。 フォトニックチャネルを介して分布するベル型シード状態から始め、原子アンサンブル内の集合的な操作は、重力赤方偏移に敏感な多体重畳をコヒーレントに形成する。 得られたアーキテクチャは、ネットワークベースの干渉パターンで観測可能な重力誘起位相シフトを持つ非局所ラムゼー干渉計を実現する。 提案手法は, 質量重畳の空間的到達範囲を広げるだけでなく, 量子力学と重力の界面を探索するスケーラブルでプログラム可能なプラットフォームを確立し, ネットワークベースの量子実験室における原子・原子時計干渉計の提案を試験するための新しい実験経路を提供する。

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